化石DNAのゲノム情報から復元する急激な地球温暖化の海洋生態系への影響

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K12133
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 幸塚 麻里子 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 特任研究員 (60706365)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 鈴木 庸平 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (00359168)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 化石DNA / ゲノム解析 / 地球温暖化 / 海洋生態系

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、近過去の急激な地球温暖化でどのように日本海の海洋生態系が変化するか？について、従来法では化石やバイオマーカーとして記録が残らないため復元不可能だった生物相を化石DNAの次世代DNA配列解析により種レベルで明らかにすることである。化石DNAを用いた研究に関しては、先行研究で新潟県沖の堆積物を対象に、10万年前までの海洋生態系の魚類を含む生物相の種レベルでの復元に成功している(Kouduka, Suzuki et al. 2017)。令和2年度は、同様の手法を平成26年度に海洋資源調査船「白嶺丸」で取得済みの山形県沖の海洋堆積物に適用した。
令和3年度は、令和2年度に取得したDNA情報を用いたバイオインフォマティクス解析を行った。バイオインフォマティクス解析は、複数のプログラムソフトを用いて解析し、結果の比較を行った。他に令和3年度は、令和4年度に予定している「プライマーの偏りのない生物相復元の試みを行う準備」として、メタゲノム解析とプロテオーム解析の検討を始めている。メタゲノムを行うために実施した化石DNA抽出では、代表者が開発したアルカリ加熱法(Kouduka, Suzuki et al. 2012)と市販の土壌試料を対象にしたDNA抽出キットを用いて、最適化を行った。また、プロテオーム解析のために、海底堆積物を破砕して、タンパク抽出を行い、ポリアクリルアミド電気泳動による確認を行った。得られたタンパクを測定したところ、解析するのに十分な量を取得していることが確認できた。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

令和3年度は、令和2年度に引き続き、コロナ禍の影響により大学内での実験が予定通り進められない事態が起きた。さらに、化石DNAを対象としたゲノム解析を目指すにあたり、十分な量のDNA取得が困難で、対応策を検討する必要が生じ、全体の研究が遅れる結果となった。

Strategy for Future Research Activity

令和4年度は、ゲノム解析だけでなく、DNAより保存性が高いとされるプロテオミクスに着目する予定である。ゲノムだけでなく、プロテオミクスに関しても、原核生物を対象にした解析に成功しており、研究を進める体制は整っている。

Causes of Carryover

R3年度はコロナ渦の影響で大学での実験が不可能な時期があり研究に遅れがあり、次年度使用額が生じた。